Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Нейронная организация пре-ВОТ комплекса и центра Миславского - Питтса и их роль в формированиидыхательного ритма

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Нейронная организация пре-ВОТ комплекса и центра Миславского - Питтса и их роль в формированиидыхательного ритма"

На правах рукописи

ЯКУНИНА СОФЬЯ ВАЛЕРЬЕВНА

Нейронная организация пре-ВОТ комплекса и центра Миславского - Питтса и их роль в формировании дыхательного ритма

03.00.13. Физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

КАЗАНЬ 1997

Работа выполнена на кафедре нормальной физиологии Самарского государственного медицинского университета

Научный руководитель:

Официальные оппоненты

доктор медицинских наук профессор В.Ф. Пяти]

доктор биологических наук профессор Г.С. Казупиц

доктор медицинских науь профессор Е.Е. Никольски:

Ведущее учреждение: Институт физиологи

им. И.П. Павлова, РАЬ г. Санкт-Петербур

Защита диссертации состоится " " ¿с".-.¿¡ы 1997г. в_часов на заседани

диссертационного совета К 113.19.02 в Казанском государственном педс готическом университете (420021, г. Казань, ул. Межлаука, д.1). С диссертацией можно ознакомится в библиотеке института.

Автореферат разослан

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук, профессор

Макалеев И.Н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Постоянный интерес к исследованиям эуктурно-функциональной организации дыхательного центра (ДЦ) зван его фундаментальным значением для решения как общих те-зтических задач нейрофизиологии, так и прикладных задач био-пии и практической медицины.

Представления о локализации ДЦ и нейрофизиологических ме--шзмах генерации и регуляции ритма и паттерна дыхания неод-сратно обобщались отечественными и зарубежными учеными А.Миславский, 1885, Pitts, 1946, М. В. Сергиевский, 1950, М. В. Сер-5вский и соавт.,1975,1993,Габдрахманов Р. III. ,1975, И. А.Ке-^-Степанова, 1966,1981, Б. А. Сафонов и соавт.,1980,И.С.Брес-з, В. Д. Глебовский, 1981, Richter, 1992, В. Д. Глебовский, 1994 и ).Однако, современный уровень развития нейрофизиологии не зволяет однозначно ответить на ключевой вопрос - происхожде-; дыхательной периодики.

Существенно изменили и дополнили представления о нейрон-i организации ДЦ сведения, полученные методом внутриклеточ-i регистрации электрической активности дыхательных нейронов .chter, 1975,1992, Smith et al.,1991 ) и гистохимическими ме-1ами (Euler et al.,1973,Kalla et al., 1979, Bystrzycka,1980, Тем не менее, мнение исследователей о вкладе отдельных ги-I дыхательных нейронов в построение "дыхательного паттерна" ■енерацию ритма противоречивы (И.С.Бреслав, 1984,М.В.Сергиев-:й и соавт., 1975,1993,Richter, 1992,В.Ф.Пятин и соавт., 1993, dman .Smith, 1994,Schwarzacher et al.,1995 и др.).

Участие структур "центра Миславского-Питтса", названного днее медиальной зоной ДЦ (И.А. Кедер-Степанова ,1966, Р.Ш. драхманов, 1972), в ритмогенезе, регуляции дыхательных дви-ий до настоящего времени окончательно не выяснено.

Высказаны предположения, что преинспираторные и рети лярные (тонические) нейроны могут генерировать пейсмекер потенциалы у новорожденных млекопитающих (Sazue,1984, Smith al.,1991,1992). У взрослых животных ритмическая активность жет формироваться за счет оинаптических взаимодействий ме ДН генератора ритма (Onimuru et al.,1989. Smith et a 1982,1991, Richter, 1992), которые превращают тоническую акт ность в ритмическую за счет внутренних специфических свой мембраны нейронов.

Перечисленные факты свидетельствуют о том. что вьшен ванные нейронные структуры могут принимать участие в генерг дыхательного ритма, а также в регуляции ритма и паттерна дь тельных движений. Однако, в литературе недостаточно сведенк структурнофункциональной организации у кошки пре-ВОТ компле и вентромедиальной части RGC и их роли в генезе дыхатели ритма и паттерна.

Изучение особенностей структурной и функциональной 0{ низации дыхательного центра позволит целенаправленно и а; ватно использовать установленные закономерности и мехаш его активности при коррекции нарушений дыхания и устраш дыхательной недостаточности. Успешное решение данной проб.) тесно связано с точным представлением о месте генерации Д1 тельного ритма и о месте интеграции,координации и управл( активностью премоторных дыхательных нейронов, которые форм] ют паттерн дыхания. Исследование механизмов угнетения и в-тановления ритмической активности дыхательного центра ж практическое значение, так как их познание важно для подде; ния и сохранения жизнедеятельности организма в различных

веских состояниях организма.

Целью настоящей работы явилось изучение функциональной ганизации пре-ВОТ комплекса и вентромедиальной части ИСС энтра Миславского-Питтса) и их роли в формировании дыхательно паттерна и ритма у кошки.

Основные задачи исследования:

1. Определить нейрофизиологические особенности организа-1 структур пре-ВОТ комплекса и вентромедиальной части КСС знтра Миславского-Питтса).

2. Изучить изменения ритма и паттерна дыхания, импульсной гивности различных типов дыхательных нейронов при холодовом эатимом выключении пре-ВОТ комплекса и вентромедиальной час-КСС.

3. Изучить нейрофизиологические механизмы восстановления (ательного ритма при электрической стимуляции пре-ВОТ комп-{са и вентромедиальной части НйС и выявить наиболее эффектный способ восстановления дыхательного ритма.

Научная новизна. Впервые строго локализована методами ложной электрической стимуляции и отведения электрической ак-5Ностй от отдельных нейронов ростровентральное субъядро трального дыхательного ядра (пре-ВОТ комплекс) прижизненно сошки, в котором зарегистрирована высокая плотность различ-: типов инспираторных нейронов, особенно преинспираторных, :тинспираторных и ранних инспираторных нейронов по сравнению [ругими областями дыхательного центра и локальная стимуляция 'орого вызывала специфические изменения паттерна и ритма ды-'ельных движений. Получены новые данные, существенно допол-)щие представления о функциональной характеристике дыхатель-

ных нейронов пре-ВОТ комплекса и их участии в механизмах ф< мирования ритма и паттерна дыхания. Большинство нейронов эг области были интернейронами.

Все типы дыхательных интернейронов этой области вовлеч! в генерацию дыхательного ритма, а преинспираторные нейроны I действуют переходу выдоха на вдох, так как вызывают оконча] выдоха и инициируют развитие вдоха.

Новизна исследования состоит в том, что впервые прове, анализ динамики импульсной активности различных типов дательных нейронов при обратимой остановке дыхательного рит: вызванном Холодовым выключением пре-ВОТ комплекса и вентро диальной части КйС, а также при восстановлении дыхательн ритма электрической стимуляцией этих же мест. Нейрофизиоло ческой основой наблюдавшихся различных паттернов дыхания ( нейзис, гаспинг) является дезинтеграция электрической акт ности дыхательных нейронов различных ядер продолговатого м га. Показано, что нарушение билатеральных связей между осн ными ядрам дыхательного центра приводит к ослаблению активн ти или прекращению дыхательной периодики.

Теоретическое и практическое значение работы. Теоретич кое значение выполненной работы состоит в получении новых д ных о функциональной организации пре-ВОТ комплекса вентраль го дыхательного ядра и центра Миславского-Питтса, что ва для более глубокого понимания механизмов регуляции и упраЕ ния дыхательными движениями.

Практическое значение выполненных исследований состоит том, что полученные результаты позволяют подойти к понимг механизмов восстановления спонтанного дыхательного ритма

зизвольной коррекции дыхательных движений, а также понять <анизм образования различных, в том числе и патологических, юв дыхания. В работе предложен эффективный способ восста-зления дыхательного ритма посредством электрической стимуля-1 инспираторных мест пре-ВОТ комплекса и центра Миславско--Питтса . Экспериментально подобранные оптимальные параметры зязанного ритма могут быть использованы при управляемом дыши. Сформулированные представления о функциональной роли ;-В0Т комплекса и вентромедиальной части ЯСС могут объяснить жсхождение различных типов дыхания, не прибегая к гипотезе жественности дыхательных центров,а также различия в меха-шах переключения фаз : вдоха на выдох и выдоха на вдох.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В вентральном дыхательном ядре (в ростролатеральной [тролатеральной его части) у взрослых кошек идентифицирован :-В0Т комплекс, нейроны которого принимают непосредственное .стие в переключении дыхательных фаз.

2. Особенность нейронной организации пре-ВОТ комплекса и тромедиальной части КйС состоит в том, что в них преобладаю приобульбарные интернейроны: в первом - дыхательные, а во ром - ретикулярные нейроны. Нейроны исследованных областей ют прямые и олигосинаптические связи с премоторными нейро-и дорсального и вентрального дыхательных ядер.

3. Нейрофизиологическим механизмом угнетения и прекраще-

дыхательного ритма и образования патологических типов

ттернов) дыхательных движений является дезинтеграция взаи-ействия проприобульбарных дыхательных нейронов. При оста-

новке дыхания, вызванной интоксикацией барбитуратами, гипою ей, восстановление активности генератора ритма возможно пу электростимуляции инспираторных мест вентромедиальной ча 1У1С или пре-ВОТ комплекса.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной боты доложены и обсуждены на 1-ом Физиологическом съезде Р сии (Пущино,1994), на региональных конференциях физиоло (Тольятти,1995, Набережные Челны,1997), на заседании Самаре го отделения Физиологического общества им. И. П. Павлова (Са ра,1997).

Реализация результатов исследования. По материалам л сертации опубликованы 6 работ. Полученные в исследовании зультаты включены в лекционный курс по нормальной физиолс для студентов Самарского государственного медицинского униЕ ситета, классического Самарского государственного университ и Самарского государственного педагогического университета.

Публикации результатов исследования.

По теме диссертации опубликовано 6 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоиг введения, обзора литературы, изложения методов исслед( ния.трех глав результатов исследования, их обсуждения, выв< и списка литературы. Работа изложена на 146 страницах, шш рирована 31 рисунком. Указатель литературы включает 165 ра1 из них 110 иностранных авторов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Опыты выполнены на 46 взрослых кошках обоего пола , мас-й 2,5-3,0 кг, наркотизированных нембуталом (40-45 мг/кг) или оралозой (50- 60 мг/кг). В большинстве экспериментов на од-м животном решалось несколько экспериментальных задач. Для здражения и отведения электрической активности обнажали дор-льную поверхность продолговатого мозга и спинного мозга.Пре-рировались следующие нервы: блуждающий, верхнегортанный, ди-рагмальный, наружные и внутренние межреберные нервы на уров-Т7 - Т10 и двигательные нервы к мышцам: га. flexor digltorum ngus, m. posterior biceps + semitendinosus.

Раздражение структур продолговатого мозга осуществляли л помощи стимуляторов ЭСЛ-2 и ЭСУ-2 электрическими импульса-прямоугольной формы длительностью 0,1-1,0 мс, которые нано-пи одиночно или сериями различной длительности и частоты эдования в них импульсов. Сила раздражающего тока в различ-с экспериментах варьировала от 3 до 120 мкА в зависимости от иавшихся задач. Раздражение продолговатого мозга осуществля-биполярными концентрическими электродами или стеклянными жтродами, заполненными сплавом Вуда. Кончики последних, ди-;тр которых составлял 10-15 мкм, были покрыты электролити-:ки платиной.

Стимуляцию проводящих путей спинного мозга производили [ помощи биполярных вольфрамовых электродов. При помощи би-шрных серебряных погружных электродов отводили электричес-I активность от препарированных нервов. Отведение и регист-[ия электрической активности нейронов продолговатого мозга

проводили с помощью стандартного комплекса электрофизиоло1 ческой аппаратуры для микроэлектродных исследований.

Выключение структур продолговатого мозга осуществляли i помощи охлаждающего устройства, работающего по принципу вих] вого эффекта Ранка (Меркулов A.n., ÍS6C). "

Импульсная активность дыхательных нейронов и параме1 внешнего дыхания обрабатывали по методике, предложенной Caí новым В.А. и соавт.(1980). Результаты подвергались статис ческой обработке. На основании величины и числа наблюдений ределяли процент возможной ошибки, выраженной в виде значе вероятности различия (р). Различие расценивались как достов ные, начиная со значений 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Сравнительная нейрофизиологическая характеристика ростральных вентролатеральных структур амбигуального ядра (пре-ВОТ комплекса) и вентромедиальной части ги-гантоклеточного ядра продолговатого мозга (центра Мис-лавского-Пигтса).

Пошаговое исследование структур ПМ при помощи раздражаю-< электродов и анализ вызванных электрических ответов в ды-гельных и других соматических нервах позволили определить тные границы инспираторных и экспираторных мест, а также ло-пизовать пре-ВОТ комплекс и вентромедиальный комплекс RGC. зпираторные места RGC, как показали систематические исследо-■мя таких эффектов, имеют своеобразную пространственную кон-пурацию. Они составляют удлиненное "тело",вытянутое в рост-саудальном направлении со следующими стереотаксическими ко-зинатами: 2750 - 4250 мкм ростральнее задвижки, 500 - 2250 4 латеральнее средней линии и на глубине 2750 - 4500 мкм. }тры фокусов инспираторных мест имели соответственно следую-з координаты - 4000 - 500 - 3500 мкм и 3000 - 2000 - 4000 l Фокус экспираторного места RGC имел следующие координаты: 30 - 1500 - 3000 мкм, а протяженность границ от фокуса сос-зляла 250 мкм, в трех направлениях.

Раздражение одиночными стимулами инспираторных мест (ИМ) 3 вызывало электрические разряды в диафрагмальном и наружных креберных нервах. В половине наблюдений вызванный разряд в 1фрагмальном нерве в фазу вдоха состоял из двух компонентов: зерхраннего", скрытый период которого составлял 3-5 мс и бо-

лее позднего основного ответа (скрытый период 8-15 мс). В с тальных случаях наблюдали только основной ответ. Сверхраннт основной ответы различались по амплитуде разрядов и их продс жительности. И по величине, и по продолжительности ochobi ответ был всегда больше сверхраннего. Амплитуда разрядов < новного ответа в 2-4 раза превышала аналогичные показав сверхраннего ответа. Их продолжительность составляла 15-50 и 4-8 мс соответственно. Сходные характеристики вызванных < ветов регистрировали и в наружных межреберных нервах: лате] ный период сверхраннего разряда колебался от 6 до 10 мс, i новного разряда от 14 до 20 мс. Их длительность составляла i ответственно- 4-10 мс и 15-40 мс.

Двухкомпонентные ответы отражают двойственную прир^ вызванных электрической стимуляцией инспираторных мест RGC : ферентных разрядов. Сверхранние разряды свидетельствуют о п; мой передаче возбуждения, а более поздние - о вторичной, с: занной с возбуждением соседних инспираторных нейронных труп ровок, в которых, видимо, локализуются премоторные инспират ные нейроны.

Вызванные ответы в дыхательных нервах существенно зави ли от фаз дыхательного цикла. При пороговой силе тока во вр выдоха электрические разряды не наблюдали. Для их появления выдохе необходимо было увеличить силу тока в 2-3 раза. Зави мость амплитудно-частотных характеристик разрядов и их скры периодов от фаз дыхательного цикла сохранялась даже при уве чении порога раздражения в 3-7 раз.

Электрическая стимуляция более латерально расположенн инспираторного места (ИМ) со стереотаксическими координатам

- и -

>00 мкм ростральнее задвижки, 2000 мкм латеральнее средней :нии, на глубине 4000 мкм от дорсальной поверхности мозга вывала в диафрагмальном, наружных и внутренних межреберных рвах, как и при раздражении описанного выше ИМ, двухкомпо-нтные ответы в 10% наблюдений. Скрытые периоды сверхранних ветов составляли: 2,8-4,6 мс в диафрагмальном и 6,5-9,5 мс в ружных межреберных нервах. Так же как и при раздражении пре-дущего ИМ, отмечалась зависимость скрытых периодов разрядов их амплитудно-частотных характеристик от фаз дыхательного кла.

С целью уточнения протяженности и границ пре-ВОТ комплек-изучены эфферентные разряды в диафрагмальном и межреберных рвах при электрической стимуляции ростральной и вентролате-льной области амбигуального ядра. Шаг перемещения раздражаю-го электрода составлял 250 мкм. Отчетливые изменения разряд-й активности в диафрагмальном и наружных межреберных нервах блюдали при стимуляции структур ПМ со следующими координата: 3000-4000 мкм ростральнее задвижки, 3000-4250 мкм лате-льнее средней линии и на глубине 3000-5000 мкм от дорсальной верхности ПМ. Особенность разрядных характеристик в дыха-льных нервах при раздражении дорсальных и вентральных инспи-торных мест исследованной области состояла в том, что при имуляции одиночными ударами дорсальных ИМ регистрировали в льшинстве наблюдений отчетливые двухкомпонентные ответы -эрхранний и основной, а при раздражении вентральных ИМ -лько основной разряд. Скрытый период основных разрядов при здражении вентральных ИМ в диафрагмальном нерве составлял 3-7,6 мс, а в наружном межреберном нерве - 6, 8-16, 3 мс.

Полученные результаты при раздражении ИМ пре-ВОТ компл са и вентромедиального комплекса косвенно свидетельст: ют,что их составляют преимущественно интернейроны, стимуля: которых возбуждает инспираторные премоторные нейроны. Одна возможно предположение, что раздражались не клеточные тела проводящие пути (нисходяще тракты). Для исключения так предположения необходимы сведения о клеточном составе пре-комплекса и характере связей этих нейронов с дыхательными н ронами основных дыхательных ядер.

Для изучения клеточного состава пре-ВОТ комплекса реги рировали импульсную активность нейронов в ИМ и по всей про женности ростральной и вентролатеральной области амбигуальн ядра, раздражение которой вызывало инспираторно-облегчаю ответы в диафрагмальном и наружных межреберных нервах. Обна жена высокая плотность дыхательных нейронов со значитель преобладанием инспираторных. В этой области экспираторные н роны составляли только 22,5% из всех зарегистрированных, инспираторные нейроны - 77,5%. Среди них преинспираторных н ронов было 8,9%, ранних - 7,3%, инспираторных нейронов с растающей активностью (полные) - 41,1%, поздних - 6,5% и г тинспираторных - 13,7%. Большая часть экспираторных нейрс найдена в наиболее ростральной части исследованной облас поблизости от Бетцингерова комплекса (ВОТ-комплекс).Названк преинспираторные нейроны - обусловлено.высокочастотным рас дом ПД в течение перехода от выдоха к вдоху и началом разр ной активности за 300-900 мс до начала активности в диаф{ мальном нерве. Второй тип активности пре-ИН характеризовг нарастающей разрядной активностью с двумя пиками активное

i переходе фазы выдоха на вдох и в поздний инспирагорный пе-юд. При раздражении одиночными стимулами пре-ВОТ комплекса гвечали 16 из 18 исследованных ИН NTS с латентным периодом 9-9,4 мс (среднее значение 3,9 ±0,4 мс). Два премоторных ИН нарастающей активностью (полные) и поздний ИН давали моноси-штические ответы (ЛП 0,9 мс). Латентные периоды ответов исс-;дованных нейронов колебались во время вдоха и выдоха (если 'вечали разрядами во время выдоха).

Изучены изменения импульсной активности 18 ИН и 6 ЭН >едней части NA, 11 ИН NTS и 13 ИН пре-ВОТ комплекса при сти-ляции (100-200 Гц) инспираторных мест вентромедиального мплекса RGC, а также скрытые периоды вызванных разрядов ДН и раздражении серией или одиночными импульсами тока этих же ст. В ответ на раздражение ИМ с координатами 3-2-4 мм, нано-мое со второй половины выдоха, появлялись разряды у 16 ИН NA 1 ИН с нарастающей импульсной активностью, 4 поздних ИН и 1 ннего ИН), у 10 ИН с нарастающей импульсной активностью NTS Э ИН пре-ВОТ комплекса (5 ИН с нарастающей импульсной актив-стью, 1 пре-ИН, 1 раннего и 2 пост-ИН). Не отвечали на высо-тастотную стимуляцию и действие одиночных ударов тока 1 здний ИН NA, 1 с нарастающей импульсной активностью NTS, а <же 1 пре-ИН и 2 пост-ИН пре-ВОГ комплекса. Все ЭН NA при зм прекращали импульсную активность. Синаптические ответы т получены у 15 ИН NA, 9 ИН NTS и 9 ИН пре-ВОТ комплекса, эытые периоды 2 премоторных ИН NA, 1-го ИН NTS и 1-го пропри-/льбарного ИН с нарастающей импульсной активностью пре-ВОТ шлекса имели характеристики моносинаптического ответа 7-0,9 мс). Скрытые периоды у остальных отвечавших ИН были:

для ИН MA - 2,1 t 0,3 мс, для ИН NTS - 2,2 ± 0,4 мс И пре-ВОТ комплекса - 1,8 ± 0,3 мс. При раздражении этого ИМ i именьшая величина скрытого периода соответствовала определе ному моменту импульсацш ИН (преимущественно пику импульс ции).

Проведенные исследования показали, что в ростролатера, ной области вентрального дыхательного ядра локализуется об] зование (пре-ВОТ комплекс), с высокой плотностью проприобу. барных, ранних инспираторных и постинспираторных нейро№ Нейроны пре-ВОТ комплекса и центра Миславского-Питтса им< прямые олигосинаптические связи с премоторными дыхательн; нейронами NTS и NA, а также мотонейронами дыхательных мышц.

2. Изменения дыхания и электрической активности дыхательных нейронов при холодовом выключении пре-ВОТ комплекса и вентромедиального комплекса RGC.

Одностороннее охлаждение пре-ВОТ комплекса было осуще влено у 4-х животных. При понижении температуры до 4-5°С в ласти термода у 3-х кошек наблюдали урежение частоты генера ритма за счет увеличения продолжительности выдоха на 46,5 9,6 %, а длительность вдоха укорачивалась на 12,1 ± 6,5%. пульсация 8 ИН с нарастающей активностью, исследованных в силатеральном NTS, ослабевала: продолжительность залпа уме шалась на 15,8 ± 3,9%, средняя частота разрядов - на 21,1 7,5%. Продолжительность залпа 6 ЭН WA с нарастающей акт ностью возрастала на 29,3 ± 11.9%, а средняя частота разр}

эньшалась на 19,1 ± 10,2%.

По мере понижения температуры в пре-ВОТ комплексе возрас-па продолжительность залпа и уменьшалась средняя частота зрядов в залпе у пост-ИН, исследованных в контралатеральном з-ВОТ комплексе. Продолжительность экспираторной фазы нахо-чась в прямой зависимости от продолжительности залпа зт-ИН, активность которых предвосхищала длительность фазы юха. При этом постепенно снижалась средняя частота разрядов тре-ИН.

В одном эксперименте с частым исходным дыхательным ритмом i охлаждении пре-ВОТ комплекса наблюдали учащение дыхательно ритма. Импульсная активность ДН при этом несколько увели-залась.

Двухстороннее охлаждение пре-ВОТ комплекса было проведено 5 животных. При понижении температуры в области термодов до L0 ° С наблюдалось урежение дыхательного ритма за счет увели-тая продолжительности выдоха на 83,5 + 17, 3% по сравнению с (одными показателями. Продолжительность вдоха при этом уко-швалась на 15,6 ± 6,5%. Залпы И ИН с нарастающей актив-зтью, исследованных в NA, изменялись следующим образом: про-таительность залпа укорачивалась на 16,1 + 5,8%, средняя :тота разрядов в залпе уменьшалась на 37,4 ± 10,6%. Кснфигу-дая распределения импульсов в залпе и его местоположение не генялись. Активность 9-ти ЭН NA с нарастающей активностью еже уменьшалась. Хотя их продолжительность значительно воздала (на 71,1 +. 11,2%), средняя частота разрядов уменыяа-;ь на 28,3 + 14,2%. Конфигурация разрядов в залпе и местопо-шние залпа в дыхательном цикле не изменялись.

Дальнейшее понижение температуры (до 4-5°С в месте лор лизации термодов) у 3-х кошек приводило к развитию экспиратс ного апноэ, либо-к постепенному угнетению дыхательной акта ности, выражавшегося в изменении соотношения фаз дыхательнс цикла и уменьшении глубины дыхательных движений. В этих наб; дениях прекращение импульсной активности дыхательных нейроне зарегистрированных в премоторных зонах ядер NTS и NA (сред! и каудальная части), предшествовало остановке дыхания или щ исходило одновременно с ней.

При билатеральном охлаждении вентромедиального компле! RGC изменения дыхания и импульсной активности ДН наблюдал! впервые при понижении температуры в месте термода до 25°С. I иболее отчетливые изменения, сопровождавшиеся урежением дьс ния и развитием инспираторных задержек (3 опыта) или увели' нием частоты дыхания (1 опыт), происходили при охлаждении т< мода до 20°С. Температура в области регистрировавшихся ДН с< тавляла 32°С. При учащении дыхания продолжительность дыхате. ного цикла уменьшалась на 32,4 ± 7,3% как за счет вдоха, та] выдоха. Соответственно уменьшалась длительность залпов ИН ЭН. Количество импульсов в залпе у 11 ИН NTS и NA с нараст; щей активностью уменьшалась на 26,8 ±9,6%, а у 6 ЭН с нар; тающей активностью уменьшалась на 47,1 + 14,2%, а средняя ч; тота разрядов в залпе у ИН и ЭН уменьшалась соответственно 16,4+ 7,8% и 25,3 + 7,4%. При урежении дыхательных движе: продолжительность вдоха увеличивалась на 57,8 ± 13,3 %, выд - на 30,5 + 9,6%. Средняя частота разрядов при этом у 6 И нарастающей активностью, исследованных в NTS, уменьшалась 24,4 + 7,7%, а у 7 ИН NA с нарастающей активностью сред

стота разрядов уменьшалась на 31,6 ± 13,2%. Средняя частота зрядов у 4-х ЭН NA уменьшалась на 39, 1 ± 11,1%.

Импульсная активность ДН и дыхания при билатеральном ох-кдении RGC до 4°С изменялась следующим образом. В 2-х опытах звивалось инспираторное апноэ, а в одном - после инспиратор-х задержек наблюдали дыхание типа гаспинг. В первом случае цавлялась активность экспираторных нейронов NA и постинспи-гторных нейронов пре-ВОТ комплекса, импульсная активность ИН зарастающей активностью NA переходила на непрерывный режим гивности. Во втором случае - импульсная активность ИН э-ВОТ комплекса сохраняла ритмичность залпов. Охлаждение яд-NTS одной из половин ПМ (3 опыта) никогда не сопровождалось /бокими изменениями дыхания и импульсной активности ДН. Од-<о это приводило к незначительному урежению дыхательных дви-1ий преимущественно за счет увеличения продолжительности )ха на 18,1 ± 4, 3Z. При этом лишь у 6 ИН NA из 21 исследо-1ных средняя частота разрядов уменьшалась на 26,3+3,6% по шнению с исходной. Остальные исследованные нейроны, увели-зая или уменьшая продолжительность залпа, не изменяли сред-з частоту разрядов. Ни в одном из наблюдений дыхательные 1роны не изменяли конфигурацию и местоположение залпа.

Таким образом, исследования показали, что одностороннее сличение дорсального дыхательного ядра (NTS) не приводит к ^ественным изменениям ритма и импульсной активности дыха-1ьных нейронов. Билатеральное выключение пре-ВОТ комплекса и [тромедиальных частей RGC вызывало остановку дыхания или на-1ения дыхательного ритма и значительные изменения импульсной 'ивности как инспираторных, так и экспираторных нейронов.

3. Восстановление спонтанного дыхательного ритма электрической стимуляцией пре-ВОТ комплекса и вентроме-медиальной части ЙСС

С целью оценки участия структур пре-ВОТ комплекса и ве ромедиальной части ИЗС в ритмогенезе дыхательных движений у чали восстановление ритмической импульсной активности ДН и хагельных движений посредством ритмичной стимуляции назваь структур одной из половин ПМ. Наблюдения проведены на коип нарушения ритма дыхания у которых были вызваны введением полнительных к наркотическим дозам нембутала (8 опытов) нарастающего воздействия гипоксических факторов (5 опыте Восстановление дыхательного ритма осуществлялось при разли1 экспериментальных состояниях животного (при первых призн; угнетения внешнего дыхания, через 1-2 мин после прекращг дыхательного ритма, но сохранившейся сердечной активност! после ее прекращения). При этом наблюдали развитие следу! патологических типов дыхания: апнейстический тип (общими п] наками которого являлось постепенное уменьшение частоты д ния за счет развития инспирагорных задержек), экспирато] апноэ ( развитие экспираторных задержек и ослабление инсп; торной активности нейронов и дыхательных нервов), а также развитии судорожного дыхания - гаспинг.

Эффективность восстановления фонового дыхательного р зависела от функционального состояния животного, типа пат гического дыхания, раздражавшейся структуры. Наиболее не гоприятный прогноз восстановления дыхательного ритма был

звитии судорожного дыхания типа гаспинг и при прекращении рдечной активности.

В условиях остановки дыхательных движений оказалось воз-¡кным восстановление и поддержание дыхательного ритмогенеза тем ритмичного нанесения коротких (2-3 с ) серий электричес-х импульсов (с частотой в серии - 100-150 Гц) на инспираторе места пре-ВОТ комплекса и вентромедиальной части RGC. Каж-я такая серия стимулировала возобновление инспираторной ак-вности в дыхательных нервах и появление импульсной активнос-инспираторных, а позднее и экспираторных нейронов. Наиболее фективными были воздействия при начинающемся угнетении внеш-го дыхания и в начале развития патологических типов дыхания, и стимуляции инспираторных мест со стереотаксическими коор-натами: 3250 и 4000 мкм ростральнее задвижки, 500 и 3250 мкм теральнее средней линии и на глубине 3500 и 4000 мкм -0,5-3,5 мм И 3,25-3,25-4 ММ).

Восстановлению дыхательного ритма предшествовало появле-е импульсной активности всех зарегистрированных типов инспи-торных нейронов и восстановление местоположения и конфигура-и залпов нейронов, вызванные ритмической стимуляцией ИМ в чение 30 - 150 с .

Таким образом, исследования показали, что в пре-ВОТ комп-ксе и, возможно, вентромедиальной части RGC расположены опления нейронов, которые являются необходимым компонентом льбарного механизма генерации дыхательного ритма и регуляции хания. Их выключение приводило к ослаблению или прекращению хательного ритма, а электрическая стимуляция восстанавливала хательный ригмогенез. Разработанный нами способ восстановле-

ния спонтанного дыхательного ритма локальной электричес] стимуляцией инспираторных мест пре-ВОТ комплекса и вентроме, альной части йбс обладает высокой эффективностью и может с ; пехом применяться при различных нарушениях ритмогенеза в э; периментальных условиях.

ВЫВОДЫ

1. В ростральной вентролатеральной части вентрального ды-■ельного ядра идентифицировано нейронное образование

ВОТ комплекс, со стереотаксическими координатами: 10-3500 мкм ростральнее задвижки, 3000-3500 мкм латеральнее дней линии и на глубине 3000-4500 мкм от дорсальной поверх-ти продолговатого мозга. Нейроны пре-ВОТ комплекса принима-непосредственное участие в генерации ритма.

2. В пре-ВОТ комплексе взрослых кошек содержатся преиму-твенно дыхательные проприобульбарные нейроны и имеется вы-,ая плотность преинспираторных, ранних инспираторных и пос-спираторных нейронов по сравнению с другими нейронными об-ованиями дыхательного центра.

3. Структуры центра Миславского-Питтса (вентромедиальная ть КОС), простирающиеся в области дна 4-го желудочка со реотаксическими координатами: 2000-4000 мкм ростральнее вижки, 500 - 3000 латеральнее средней линии и "на глубине О - 4000 мкм от дорсальной поверхности продолговатого моз-

содержат преимущественно интернейроны. Электрическая сти-яция этих структур оказывает мощное активирующее влияние на моторные дыхательные нейроны вентрального и дорсального ды-ельных ядер и способна восстанавливать дыхательный ритм.

4. Холодовое выключение пре-ВОТ комплекса и структур тра Миславского-Питтса вызывает угнетение ритмической ак-ности нейронов вентрального и дорсального дыхательных ядер, рофизиологической основой наблюдавшихся различных паттернов

внешнего дыхания является дезинтеграция электрической акт ности дыхательных нейронов различных ядер продолговатого м га. Нарушение билатеральных связей между основными ядрами хательного центра приводит к ослаблению активности дыхатель нейронов или прекращению дыхательной периодики.

5. Локальная электрическая стимуляция пре-ВОТ компле восстанавливала прекращенную залповую импульсную активнс нейронов дыхательного генератора и естественный ритм дыхате ных движений.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Еськов В.М., Якунина C.B. Реакции импульсной активнос-дыхательных нейронов и дыхания животных на холодовое выклю-[ие ядра одиночного пучка. Тезисы докладов 8-ой научно-прак-[еской конференции молодых ученых и специалистов сельского ¡яйства. - Куйбышев, 1983, с. 269-271.

2. Якунина C.B. Восстановление дыхательного ритма у ко-

Тезисы докладов Республиканской научной конференции физи-

)Гов, посвященной 95-летию со дня рождения М.В. Сергиевско-- Самара, 1993, с. 141-142.

3. Якунин В.Е., Еськов В.М., Филатова O.E., Бондарева !., Якунина C.B. Функциональная организация дыхательного ;тра. Успехи физиологических наук, 1995, 6, с. 56.

4. Якунина C.B., Бондарева В.В. Современные представления ;труктурной и функциональной организации дыхательного цент-

Материалы региональной научно-методической конференции, бережные Челны, 1997, с. 105-106.

5. Бондарева В.В., Якунина C.B. Нейрофизиологические ме-:измы переключения дыхательных фаз. Материалы молодых уче-:. Тольятти, 1997, с. 45-49.

6. Сергеева М.С., Пятин В. Ф., Якунина C.B., Сергеев С.А., ¡отов Ю.В. Математическое планирование эксперимента при изу-:ии реакций дыхательных нейронов на электрическое раздраже-| ростральных вентромедуллярных отделов. Международный семи-

Нелинейное моделирование и управление. Самара, 1997, с. -133.